2025年大學《資源化學》專業(yè)題庫——空氣污染物資源化學凈化處理技術考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種大氣污染物主要來源于化石燃料的燃燒？()A.氮氧化物(NOx)B.揮發(fā)性有機物(VOCs)C.二氧化硫(SO2)D.一氧化碳(CO)2.在選擇性催化還原（SCR）脫硝技術中，通常使用的催化劑活性組分是？()A.氧化鐵(Fe2O3)B.三氧化鎢(WO3)C.氧化釩(V2O5)D.氧化銅(CuO)3.將CO2轉化為甲烷（CH4）的過程，從資源化學角度看屬于？()A.硫資源化利用B.氮資源化利用C.碳資源化利用D.氧資源化利用4.蓄熱式熱力焚燒（RTO）技術處理VOCs的主要缺點是？()A.投資成本過高B.操作溫度要求較低C.處理效率不高，尤其對低濃度VOCsD.能耗較大5.濕法煙氣脫硫（WFGD）過程中產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物主要是？()A.氧化鐵B.硫酸鈣(CaSO4)C.氮氧化物D.碳酸鈣6.利用綠氫催化將CO2加氫轉化為甲醇，該過程的驅(qū)動力主要來自？()A.熱力學上的自發(fā)性B.環(huán)境保護法規(guī)的強制要求C.市場對清潔能源的需求D.降低CO2排放的國際壓力7.下列哪項技術主要利用光能驅(qū)動，將VOCs直接礦化為CO2？()A.催化燃燒B.光催化氧化C.RTOD.SNCR8.在評價一種空氣污染物資源化凈化技術時，以下哪個因素通常不被優(yōu)先考慮？()A.轉化效率B.產(chǎn)物經(jīng)濟價值C.操作的安全性D.技術的復雜性9.選擇CO2資源化利用技術時，需要重點考慮其？()A.能量輸出與輸入的比（能量效率）B.對設備材質(zhì)的特殊要求C.產(chǎn)物是否具有市場競爭力D.以上都是10.將空氣中的CO2捕集、壓縮后用于合成化學品或燃料，這種技術路徑通常被稱為？()A.CCUSB.CCUC.DACD.RCO二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題干橫線上）1.空氣污染物按形態(tài)可分為________和________兩大類。2.選擇性非催化還原（SNCR）技術主要利用氨氣在高溫下將NOx還原為N2，其反應溫度通常在________以上。3.碳捕獲與利用（CCU）技術旨在將捕集到的CO2轉化為具有________價值的化學品或燃料。4.光催化氧化技術處理VOCs通常需要選擇合適的________以匹配污染物吸收和反應所需的能量。5.某種資源化技術若要具備經(jīng)濟可行性，其產(chǎn)物市場售價應能覆蓋________和________等成本。6.濕法煙氣脫硫過程中，吸收劑（如石灰石漿液）與SO2發(fā)生化學反應生成脫硫副產(chǎn)物，該過程通常涉及________和________兩種主要反應。7.電催化還原CO2技術的研究熱點之一是提高目標產(chǎn)物（如甲酸鹽）的選擇性，這需要設計具有特定________的電催化劑。8.顆粒物（PM）資源化利用的一個潛在方向是將其作為________的原料或燃料。9.將NOx轉化為氮肥的過程，體現(xiàn)了大氣污染物資源化利用中的________理念。10.對于復雜多組分的VOCs混合物，有時需要采用________等組合技術才能達到較高的凈化效率。三、簡答題（每小題8分，共32分）1.簡述選擇性催化還原（SCR）技術脫硝的基本原理及其主要優(yōu)點。2.比較直接空氣捕集（DAC）技術與傳統(tǒng)的燃燒后捕集技術在捕集CO2方面的主要差異。3.闡述將SO2資源化利用為硫酸或硫磺的主要化學反應過程。4.分析光催化氧化技術處理室內(nèi)VOCs時，影響其凈化效率的主要因素有哪些？四、計算題（共16分）某工業(yè)鍋爐煙氣中SO2濃度為2000mg/m3，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝進行處理。已知該工藝的脫硫效率為95%，煙氣流量為100000m3/h（標況）。試計算：(1)每小時處理的煙氣量（m3/h，標況）能去除多少摩爾的SO2？（提示：SO2摩爾質(zhì)量為64g/mol）(2)若脫硫副產(chǎn)物主要成分為CaSO4·2H2O（石膏），理論上每小時可產(chǎn)生多少噸石膏？（提示：CaSO4·2H2O摩爾質(zhì)量為172g/mol）五、論述題（共12分）論述將揮發(fā)性有機物（VOCs）資源化利用的優(yōu)勢，并分析當前VOCs資源化技術面臨的主要挑戰(zhàn)及可能的解決方案。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.D5.B6.A7.B8.D9.D10.B二、填空題1.氣態(tài)污染物；顆粒態(tài)污染物2.850℃3.經(jīng)濟4.半導體材料5.投資；運行6.氧化；沉淀7.能帶結構8.建材9.循環(huán)利用10.多相催化三、簡答題1.原理：SCR技術利用氨氣（或尿素）作為還原劑，在催化劑存在下，于較低溫度（通常200-400℃）下將煙氣中的NOx選擇性地還原為無害的N2和H2O。典型反應式為：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（催化劑存在時）。優(yōu)點：脫硝效率高（可達90%以上）；反應溫度低，能耗相對較低；操作靈活，可按需調(diào)節(jié)；可與其他污染物處理技術（如濕法脫硫）結合。2.差異：*DAC技術：是一種“源頭捕集”技術，直接從大氣中捕集CO2，對CO2濃度要求不高，但捕集速率相對較慢，能耗通常較高。*燃燒后捕集技術：在化石燃料燃燒（如發(fā)電廠鍋爐）之后，對產(chǎn)生的煙氣進行處理以捕集CO2，煙氣中CO2濃度高，捕集效率相對較高，但需處理高溫煙氣，技術復雜且能耗也高。3.主要反應過程：*制酸過程：SO2首先在沸騰爐中與空氣（氧氣）反應生成二氧化硫（SO2）：2SO2+O2→2SO3。然后SO3在吸收塔中與水反應生成硫酸（H2SO4）：SO3+H2O→H2SO4。此過程副產(chǎn)物為石膏（CaSO4·2H2O）。*制硫磺過程：SO2在高溫下與空氣中的氧氣反應生成三氧化硫（SO3）：2SO2+O2→2SO3。然后SO3被還原劑（如氫氣H2或甲烷CH4）還原為二氧化硫（SO2），SO2再在催化劑作用下與硫化氫（H2S）反應生成硫磺：SO2+2H2S→3S+2H2O（催化劑存在時）。4.主要影響因素：*污染物濃度與種類：不同VOCs的吸附/降解能力不同，濃度影響反應速率。*光催化劑性能：半導體的能帶結構、比表面積、光吸收范圍、活性等。*光源：光照強度、波長、照射時間等。*反應條件：溫度、濕度、氧氣濃度等。*氣體流速與接觸時間：影響光催化效率的關鍵參數(shù)。*室內(nèi)環(huán)境：是否存在遮擋物、墻面材質(zhì)（影響二次污染）等。四、計算題(1)計算摩爾數(shù)：每小時去除SO2質(zhì)量=2000mg/m3×100000m3/h/1000g/kg×95%=190kg/h摩爾數(shù)=190kg/h/64kg/kmol=2.96875kmol/h≈2.97mol/s(2)計算石膏質(zhì)量：產(chǎn)生的CaSO4·2H2O摩爾數(shù)=2.96875kmol/h質(zhì)量=2.96875kmol/h×172kg/kmol=511.25kg/h≈511.3噸/h五、論述題優(yōu)勢：1.環(huán)境效益：將有害VOCs轉化為無害或低害物質(zhì)（如CO2、水、甲烷或高附加值化學品），減少大氣污染和溫室氣體排放。2.資源效益：VOCs是碳資源，資源化利用實現(xiàn)了碳循環(huán)，部分產(chǎn)物（如合成氣、甲醇、乙醇、烯烴等）可作為化工原料或燃料，變廢為寶。3.經(jīng)濟效益：若產(chǎn)物具有市場價值，可創(chuàng)造經(jīng)濟收益，降低末端治理成本；同時減少對傳統(tǒng)原料的依賴。4.可持續(xù)性：符合循環(huán)經(jīng)濟和綠色化學理念，推動可持續(xù)發(fā)展。挑戰(zhàn)及解決方案：1.挑戰(zhàn)：VOCs來源復雜，組分多樣，濃度變化大；部分VOCs（如含氯、含氮、不飽和烴等）難降解或易產(chǎn)生二次污染；資源化技術通常要求高純度原料，分離純化成本高；技術經(jīng)濟性有待提高。解決方案：*開